轨道-电荷耦合传输中的局部与全局 reciprocity
介观与纳米尺度物理
2025-06-02 v2 材料科学
摘要
电荷与轨道角动量（OAM）的耦合传输是轨道电子学的核心。本文我们考察了薄膜中轨道-电荷耦合传输中的互易关系，同时处理体积和表面贡献。我们认为常规的轨道电流定义不妥，因为它因 OAM 的非守恒而违反互易性。这一问题通过采用所谓“正确”轨道电流来解决，该电流直接关联到轨道积累。我们建立了“全局”（空间积分）响应之间轨道与电流之间的互易关系，同时指出它们的“局部”（空间分辨）响应可能有显著差异。特别是，我们发现表面贡献可能在电流被局部测量时导致非互易性。这些发现通过对 W(110) 和 Pt(111) 薄膜的一阶原理计算得到。在 W(110) 中，尽管积分响应完全互易，但在层级水平上轨道-电荷间转换强烈非互易。有趣的是，W(110) 中的自旋-电荷间转换在局部仍几乎互易。相比之下，Pt(111) 在轨道-电荷和自旋-电荷转换中均表现出局部非互易性，我们将其归因于强自旋轨道耦合。我们提出，这种局部差异可用于实验区分自旋电流和轨道电流。
引用
@article{arxiv.2407.00517,
title = {Local and Global Reciprocity in Orbital-Charge-Coupled Transport},
author = {Dongwook Go and Tom S. Seifert and Tobias Kampfrath and Kazuya Ando and Hyun-Woo Lee and Yuriy Mokrousov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.00517},
year = {2025}
}